JP4395414B2 - 信号を復号する方法、方法を実施することを意図する通信システム、および方法を実施することを意図する通信デバイス - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの送信アンテナによって送信され少なくとも１つの受信アンテナによって受信される少なくとも１つの信号を復号する方法に関する。本方法は、受信信号によって伝えられた少なくとも１つの送信シンボルを表す推定シンボルと、上記推定シンボルに関連する尤度値とを生成するシンボル復号ステップを含む。推定シンボルは、上記受信アンテナによって受信される可能性のあるシンボルの格子コンスタレーションを形成する所定のシンボルのうちから識別される。上記推定シンボルは所定半径の球に含まれる。

このような信号は、例えば、多入力多出力型の通信システム（ＭＩＭＯシステムともいう）において交換される。ＭＩＭＯシステムの主要な特徴は、無線リンクの送信機端および受信機端の両方で複数のアンテナを使用し得ることにある。ＭＩＭＯシステムは、単一アンテナシステムによって提供されるものに比べて大きい伝送容量を提供することが示されている。特に、ＭＩＭＯ容量は、与えられた信号対雑音比（ＳＮＲ）に対して、および有利な無相関チャネル条件の下で、送信または受信アンテナの数の少ない方とともに線形に増大する。利用可能な伝送容量のこのような増大を活用するために、特定の符号化方式が設計されている。空間時間符号と呼ばれるこれらの方式は、主として、空間および時間に関して冗長な信号を送信することを目指している。すなわち、複数のアンテナによって提供される空間ダイバーシティの利益を受けるために、同じ情報が複数のアンテナで複数の時間に送信される。種々の基準に従って設計されたいくつかのタイプの空間時間符号を文献に見ることができる。

上記の利点により、ＭＩＭＯ技法は、高いスペクトル効率を提供すること、あるいは現在の通信システムで得られるのと同等のスペクトル効率を得るために必要な送信パワーを低減することを意図した将来の無線システムにおいて使用される可能性が高い。このようなＭＩＭＯ技法は、ＯＦＤＭ（直交周波数二重多重の略）およびＭＣ−ＣＤＭＡ（マルチキャリア符号分割多元接続の略）のようなマルチキャリア変調技法と組み合わされる可能性が非常に高い。これらの技法もまた、将来の無線システムで使用される可能性が高い。ＭＩＭＯシステムの特定の実施形態では、送信すべき情報は、受信機端で１つだけのアンテナを使用することができるように、空間および時間に関して符号化され得る。

最新の技術において、空間時間符号化ＭＩＭＯシステムのいくつかの側面が依然として未解決の問題である。例えば、複数のアンテナを用いた送信機によって送信される信号の受信機端で使用すべきシンボル復号方式の問題がある。実際、このような信号は、受信機によって、空間時間復号器で復号されなければならないが、通常バッテリ給電される受信デバイスの消費電力を節約するために、このような復号器の複雑さはできるだけ減らさなければならない。

種々の既存の復号方式のうちでは、いわゆるリスト球復号技法を選ぶことができる。というのは、これは、ほぼ最適な事後確率復号を提供するからである。リスト球復号方式は本質的に、少なくとも１つの受信アンテナによって受信される可能性のあるシンボルの格子コンスタレーションを形成する所定のシンボルのうちから、送信シンボルを表す推定シンボルを識別することからなる。受信シンボルと、格子コンスタレーションの所与の推定シンボルとの間の距離を表すメトリックが、上記推定シンボルに関連する尤度となる。このような推定シンボルの探索範囲を制限するため、格子内の尤度の高いシンボル、すなわち受信シンボルに近いシンボルのみを調べる。このような制限は、受信シンボルを中心とする所定半径の球に含まれるシンボルのみを調べることによって実行される。このようなリスト球復号方式は、欧州特許出願ＥＰ１２１５８３９Ａ１およびＥＰ１２１５８３９Ａ１に記載されている。

欧州特許出願公開第１２１５８３９Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第１２２１７７３Ａ１号明細書

このようなリスト球復号技法を実施する際に遭遇する主な問題点として、球の初期半径の適切な選択がある。これは、適当な数の推定シンボルが識別されるまで段階的に増大させなければならないことがある。実際にしばしば生じる特定の状況では、受信シンボルが格子コンスタレーションの外部に位置することがあるため、球の適切な半径は大きい値を持たなければならない。この際、球が格子コンスタレーションの適当な数のシンボルを包含するように球半径を増大させるための多数回の反復を伴う。このような多数回の反復は、受信機端でかなりの計算パワーを必要とする。また、球半径の最終値が大きくても、シンボル復号ステップが統計的に有意な十分多数の推定シンボルを生成することができるほど、得られた球が十分な格子コンスタレーションシンボルを含むことは保証されない。

本発明の１つの目的は、空間時間符号化情報の効率的復号であって、上記の既知の技法より少ない計算パワーしか必要としない復号を可能にすることである。

実際、冒頭のパラグラフに記載の方法は、本発明によれば、シンボル復号ステップの過程で使用される球が格子コンスタレーションの特定シンボルを中心とすることを特徴とする。

本発明によれば、球が、受信シンボルを表す点を中心とするのではなく、格子コンスタレーションに属するシンボルを直接に中心とすることによって、上記球が実際に統計的に有意な数の格子コンスタレーションシンボルを包含することになる。

本発明によれば、球半径は、いったん選択されると、シンボル復号ステップの実行中は一定にとどまり、それにより、既知の技法によってシンボル復号ステップを実行するために必要な大量の計算パワーを節約することができる。

それぞれ少なくとも２個のシンボルを含み信号によって伝えられるシンボル系列は、各系列の持続時間中は物理的特性が本質的に変化しない１つまたは複数のいわゆる不変チャネルを通じて送信されることが多いため、受信アンテナ（複数可）によって受信される所与の系列に含まれるシンボルを表す可能性のあるすべてのシンボルを規定するために、同じ格子コンスタレーションを使用することができる。

このような状況において、本発明の特定の一実施形態によれば、上記の方法は、有利には、
格子コンスタレーションの基準点を中心とする少なくとも１つの球を規定する球生成ステップと、
少なくとも１つの以前に生成された基準中心球を上記特定シンボルの方へ移動する球移動ステップと、
を含む。

本特定の実施形態によれば、本質的に不変なチャネルを通じて送信されるシンボル系列に含まれるすべてのシンボルを復号するために使用される基準中心球をモデル化することが可能となり、それにより、このような球に含まれる格子のすべてのシンボルを１回だけ識別することが可能となる。

もとの基準中心球は、上記の有限格子コンスタレーションがそのサブセットとなる無限格子に属する点をリストするために使用される。

上記の方法は、さらに、基準中心球に含まれる格子の少なくとも１つのシンボルから上記基準点までの少なくとも１つの距離を計算するメトリック計算ステップを含んでもよい。

基準中心球に含まれる当該格子のすべてのシンボルから当該基準点までの距離を表すメトリックは、容易に事前に計算される。というのは、関連するすべてのシンボルが既知の格子に属するからである。その場合、各送信シンボルを推定するために実施されるシンボル復号ステップは、本質的に、格子コンスタレーションの以前に選択された特定シンボル（例えば、各送信シンボルに関して識別される最尤シンボル）の方へ事前に規定された球を移動し、移動された球に実際に含まれる有限格子コンスタレーションのシンボルをリストすることからなる。受信シンボルの位置から最尤シンボルまでの距離を考慮に入れるため、球移動ステップの後で、事前に計算されたメトリックの追加的補正を実行してもよい。

本発明の可能な一実施形態によれば、シンボル復号ステップは、
シンボル識別・評価ステップであって、その過程で、当該球に含まれる格子コンスタレーションのすべてのシンボルの識別情報が、上記識別されたシンボルに関連する尤度値とともに記憶される、シンボル識別・評価ステップと、
リスト生成ステップであって、その過程で、記憶されたシンボルをその尤度値による順序で含むリストが生成される、リスト生成ステップと、
リスト走査ステップであって、その過程で、当該リストに含まれる当該シンボルが、最大尤度値を有するシンボルから開始して所定数のシンボルが検査されるまで検査され、検査されたシンボルがシンボル復号ステップによって生成される推定シンボルを構成する、リスト走査ステップと、
を含む。

本実施形態によれば、この目的で生成される球の半径が格子コンスタレーションの統計的に有意な数のシンボルを包含するほど十分に大きい値を有する場合には、推定シンボルの容易な識別が可能となる。本発明の他の実施形態によれば、後で説明するように、球半径を調整することが可能である。

本発明の別の実施形態によれば、同一のメトリック計算ステップの過程で、球の中心と、球に含まれる格子の少なくとも１つの所与のシンボルとの間の少なくとも第１距離が、受信シンボルを表す点から上記所与のシンボルまでの第２距離と同時に計算される。

本発明のこの実施形態によれば、当該所与のシンボルが実際に送信シンボルを表していれば、シンボル送信に影響する雑音量を定量化することが可能である。この雑音量は、第２距離の値によって表される。このような定量化は通常は、多数の識別されたシンボルに対して実行されなければならない。それぞれの識別されたシンボルについて第１および第２距離を同時に計算することにより、このような雑音定量化を効率的に実行することが可能となる。というのは、それは、識別されたシンボルのリスト全体に対して後で計算をしてから、改めてそのリスト全体を走査しなければならない場合に比べて、容易なためである。

上記のメトリック計算ステップの特定の一実施形態によれば、格子コンスタレーションの種々の次元が、１次元ずつ次元を反復的に選択し、選択された次元に含まれる次元のサブセットを走査することによって走査される。第１および第２距離に関連する新たな値が、それぞれの新たな次元の選択時に計算され格納される。その新たな値は、当該次元のサブセットによって記述される部分空間から、選択された次元および当該次元のサブセットによって同時に記述される部分空間への球の中心の射影および受信シンボルの射影までの距離と、以前に格納されたそれぞれの値とを組み合わせることによって計算される。

後で説明するように、メトリック計算ステップのこの特定の実施形態によれば、第１および第２距離に関連する格納された値の複数回の再使用が可能となり、ひいては、メトリック計算ステップを実行するのに必要な計算パワーを低減することが可能となる。

前述の実施形態の別法として、または加えて使用可能な、本発明の別の特定の実施形態において、上記の方法は、有利には、
当該特定シンボルを中心とすることを意図した同心球のセットを規定する球セット生成ステップと、
球半径選択ステップであって、その過程で、当該同心球のうちの１つがシンボル復号ステップを実施するために選択される、球半径選択ステップと、
を含む。

本発明のこの別の有利な実施形態によれば、送信シンボルの推定値を生成するために使用可能な複数の球をモデル化することが可能となる。球半径の選択は、シンボル復号ステップを実施し得る最小の半径を有する第１球を使用し、当該球に含まれるシンボルの数を、あるしきい値を規定する所定値と比較することによって実行可能である。このしきい値は、それを下回ると球に含まれるシンボルがあまりに少ないために統計的に有意にならないようなしきい値である。第１球を使用してもこのしきい値に到達することができない場合、次に小さい半径を有する別の球を試行し、以下同様にして、上記で規定されるしきい値に到達するまで続けられる。こうして、この他の実施形態によれば、計算パワーに関して比較的低コストで球半径を自動的に適応させることができる。

本発明のさらに別の実施形態によれば、シンボル復号ステップを実施するために選択される球の半径は、格子コンスタレーションの少なくとも１つのエッジに関する、当該特定シンボルの位置に依存する。

後で説明するように、本発明のこの他の実施形態によれば、格子コンスタレーションの有限性により、球に含まれるシンボルの数が１つまたは複数の方向に制限されることが予測される特定の状況において、球の半径をきわめて容易に適応させることが可能となる。

本発明のさらに別の実施形態によれば、シンボル復号ステップを実施するために選択される球の半径は、格子コンスタレーションの基本ベクトルによって規定される要素体積に依存する。

本発明のさらに別の実施形態によれば、シンボル復号ステップを実施するために選択される球の半径は、格子コンスタレーションの平坦性を表すパラメータと、少なくとも１つの半径値に関連する少なくとも１つのしきい値との比較から導出される。

後で説明するように、本発明のこの実施形態によれば、格子コンスタレーションの平坦な形状により、球に含まれるシンボルの数が制限されることが予測される特定の状況に、球の半径をきわめて容易に適応させることが可能となる。

本発明の有利な一実施形態によれば、当該球の中心となる格子コンスタレーションの特定シンボルは、送信シンボルを表している可能性が最も高いと以前に識別されたシンボルである。

球が、送信シンボルを表している可能性が最も高いシンボルを中心とすることになるため、こうして球に含まれる格子コンスタレーションシンボルは高い尤度値を有する。というのは、それらのシンボルは、送信シンボルを表している可能性が最も高いシンボルに最も近く、したがって受信シンボルにも最も近いからである。

球の中心となる特定シンボルは、例えば、いわゆる最小平均二乗誤差技法により、もしくは前述の文書に記載の球復号技法により、またはＳｃｈｎｏｒｒ−Ｅｕｃｈｎｅｒストラテジとして当業者に既知の方式のような他の既知の技法により、初期化ステップを実行することによって以前に識別されたシンボルであってもよい。この初期化ステップの主な目的は、関連する尤度値を有する推定シンボルのリストの代わりに単一シンボルを提供することであるので、初期化ステップは、迅速に、かつ計算パワーに関して比較的低コストで、実行され得る。

また、本発明は、その１つのハードウェア指向態様によれば、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信アンテナによって信号を送信および受信することをそれぞれ意図した少なくとも１つの送信機および１つの受信機を含む通信システムに関する。受信機は、受信信号によって伝えられる少なくとも１つの送信シンボルを表す推定シンボルと、上記推定シンボルに関連する尤度値とを生成するシンボル復号手段を含み、上記シンボル復号手段は上記の方法を実施することを意図している。

また、本発明は、その別のハードウェア指向態様によれば、信号を受信するための少なくとも１つの受信アンテナを備える通信デバイスに関する。通信デバイスは、受信信号によって伝えられる少なくとも１つの送信シンボルを表す推定シンボルと、上記推定シンボルに関連する尤度値とを生成するシンボル復号手段を含み、上記シンボル復号手段は上記の方法を実施することを意図している。

上記の本発明の特徴は、他の特徴とともに、添付図面に関して与えられる以下の説明を読むことによりさらに明確になるであろう。

図１は、少なくとも１つの送信機ＴＲおよび１つの受信機ＲＥＣを含む通信システムＳＹＳＴを図式的に示している。送信機ＴＲと受信機ＲＥＣは、本例では、それぞれ複数の送信および受信アンテナによって、複数の信号Ｓｇ１，Ｓｇ２...ＳｇＮを交換することを意図している。

ここに図示した例に示されている送信機ＴＲはチャネル符号器ＣＨＥＮＣを含む。チャネル符号器ＣＨＥＮＣは、符号化されていないデータビットＵｎｃｂに、例えば畳込み符号またはターボ符号による符号化を適用し、送信すべきバイナリストリームＴｂを提供することを意図している。送信機ＴＲは、置換済みビットＰｂを生成するためのインタリーバＩＮＴＬを含む。このようなインタリービングは、それにより無相関のデータが得られるので、受信機側での後の処理に有益である。置換済みビットＰｂは、次に、ビット系列に分割される。これらのビット系列は、次に、マッピング・変調モジュールＭＡＰＭＤによって一連の符号化シンボルＴｓｙｍにマッピングすなわち変換される。したがって、各シンボルは単一ビット系列に対応する。

一連のシンボルＴｓｙｍは、空間時間符号器ＳＰＴＥＮＣに供給される。空間時間符号器ＳＰＴＥＮＣは、当該符号化シンボルの実数および虚数成分の線形結合により得られる信号を生成する。この信号は、本例では、複数のタイムスロット期間中に複数のアンテナを通じて送信され、各タイムスロットは各シンボルのタイムスロットに対応する。このため、空間時間符号器と呼ばれる。

ここに図示した例に示されている受信機ＲＥＣは、シンボル復号手段を含む空間時間復号器ＳＰＴＤＥＣを備える。シンボル復号手段は、送信機ＴＲから受信される複数の信号Ｓｇ１，Ｓｇ２...ＳｇＮによって伝えられる情報に基づいて送信シンボルの推定値を生成することを意図している。これらのシンボル推定値は、送信された置換済みビットＰｂの推定値に関係する尤度値Ｒｉｂを生成するために使用される。尤度値Ｒｉｂは、次に、バイナリストリームＴｂに含まれるビットの推定値に関係するソフト尤度値（soft likelihood value）Ｒｂを出力するデインタリーバＤＩＮＴＬによってデインタリーブされる。受信機ＲＥＣに含まれるビット復号器（チャネル復号器ＣＨＤＥＣともいう）は、当該尤度値Ｒｂに基づいて、もとの符号化されていないデータビットＵｎｃｂに最終的に対応するはずの復号データビットＤｅｃｂを生成することを意図している。

図２は、上記の送信機によって送信され得るシンボルによって構成される第１格子コンスタレーションＬＡＴＯと、上記の受信機によって受信される可能性のあるシンボルによって構成される第２格子コンスタレーションＬＡＴＲとを、２次元で示している。第１格子コンスタレーションＬＡＴＯは第１基本ベクトル系（Ａ１，Ａ２）によって規定され、第２格子コンスタレーションＬＡＴＲは第２基本ベクトル系（Ａ１ｒ，Ａ２ｒ）によって規定される。送信機と受信機の間で交換される信号に影響するチャネル通信条件のため、第２基本ベクトル系は通常、第１基本ベクトル系とは異なる。さらに、送信シンボルＴｘは本来、第１格子コンスタレーションＬＡＴＯの点に位置すると考えられるが、送信機と受信機の間に確立される通信チャネルに影響する雑音のため、対応する受信シンボルｙは通常、第２格子コンスタレーションＬＡＴＲの点に位置しない。

受信機端にあるシンボル復号手段は、第２格子コンスタレーションＬＡＴＲに属する推定シンボルのリストを提供することを意図しており、この推定シンボルは、送信シンボルｙを表し得る。受信シンボルｙと、格子コンスタレーションの所与の推定シンボルとの間の距離を表すメトリックを、当該推定シンボルに関連する尤度値を提供するために計算することができる。このような推定シンボルの探索範囲を制限するため、シンボル復号ステップの過程で、第２格子コンスタレーションＬＡＴＲにおいて尤度の高いシンボル、すなわち受信シンボルｙに近いシンボルのみを調べる。

図３は、本発明により、推定シンボルに対する探索のこのような制限がどのように有利に実行され得るかを示している。既知の技術によれば、受信シンボルｙを中心とする所定半径の球Ｓｐｈｙに含まれるシンボルのみが調べられる。本例の場合にも当てはまることであるが、受信シンボルｙはしばしば格子コンスタレーションＬＡＴＲの外部に位置するため、球Ｓｐｈｙの半径は大きい値を持たなければならない。この際、球Ｓｐｈｙが格子コンスタレーションＬＡＴＲの適当な数のシンボルを包含するように球半径を増大させるための多数回の反復を伴う。このような多数回の反復は、受信機端でかなりの計算パワーを必要とする。また、最終的な球半径の値が大きくても、シンボル復号ステップが統計的に有意な十分多数の推定シンボルを生成することができるほど、得られた球Ｓｐｈｙが十分な格子コンスタレーションシンボルを含むことは保証されない。ここに示した例では、最終的に選択される球Ｓｐｈｙは、格子コンスタレーションＬＡＴＲの３個のシンボルしか包含せず、この数は、統計的に有意なデータを生成するには少なすぎる。

しかし、本発明による方法では、シンボル復号ステップの過程で使用される球ＳＰＨは、格子コンスタレーションＬＡＴＲの特定シンボルＭＬＰを中心とする。この特定シンボルＭＬＰは、本例では、送信シンボルｙを表している可能性が最も高いと以前に識別されたシンボルである。

本発明によれば、球ＳＰＨが、受信シンボルｙを表す点を中心とするのではなく、格子コンスタレーションＬＡＴＲに属するシンボルを直接に中心とすることによって、上記球が実際に統計的に有意な数の格子コンスタレーションシンボルを包含することになる。これらのシンボルは、本例では、点ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、およびもちろんＭＬＰによって表されるシンボルであり、本図中に黒で示されている。ただし、ＭＬＰを中心とする球ＳＰＨの半径Ｒｄは、当該受信シンボルｙを中心とする球Ｓｐｈｙの半径よりはるかに小さい。さらに、球ＳＰＨは、送信シンボルを表している可能性が最も高いシンボルとなるシンボルＭＬＰを中心とすることになるため、球ＳＰＨに含まれる点ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ＭＬＰによって表される格子コンスタレーションシンボルは高い尤度値を有する。

図４および図５は、併せて、本発明の特定の一実施形態を示している。本実施形態によれば、同一のメトリック計算ステップの過程で、球ＳＰＨの中心ＭＬＰと、球ＳＰＨに含まれる格子ＬＡＴＲの少なくとも１つの（本例ではそれぞれの）所与のシンボルとの間の少なくとも第１距離（Ｄ１、図示せず）が、受信シンボルを表す点ｙから上記所与のシンボルまでの第２距離（Ｄ２、図示せず）と同時に計算される。

それぞれの識別されたシンボルに対して第１および第２距離Ｄ１およびＤ２をこのように同時に計算することにより、雑音定量化を効率的に実行することができる。というのは、それぞれの新たに識別されたシンボルに対して段階的にこの定量化を実行するほうが、最終的に識別されたシンボルのリスト全体に対して後で雑音定量化を実行してから、改めてそのリスト全体を走査しなければならない場合に比べて、容易なためである。

ここで説明するメトリック計算ステップの実施形態では、格子コンスタレーションＬＡＴＲの種々の次元ＤＩＭ１、ＤＩＭ２およびＤＩＭ３が、１次元ずつ次元を反復的に選択し、選択された次元に含まれる次元のサブセットを走査することによって走査される。

本例では、第１次元ＤＩＭ１に対して値３が選択され、対応する次元のサブセット（ＤＩＭ２，ＤＩＭ３）は、直線Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を含む平面からなり、この平面についてＤＩＭ１＝３である。ＤＩＭ１＝３の選択は、第１および第２距離の第１の値のセット（Ｄ１１，Ｄ２１）の計算をトリガする。そして、この第１の値のセットは後で再使用するために格納される。

次に、次元のサブセット（ＤＩＭ２，ＤＩＭ３）の走査が、球ＳＰＨとＤＩＭ１＝３である平面に同時に含まれる格子コンスタレーションＬＡＴＲのシンボルの座標の一部を形成するＤＩＭ２のすべての値を選択することによって行われる。

こうして、値０、１、２および３が、ＤＩＭ２について連続的に選択された後、次元のサブセットの残りＤＩＭ３（これは、それぞれの直線Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３を含む）が、球ＳＰＨに含まれるシンボルを見つけるために走査される。

そこで、ＤＩＭ２について第１の値０が選択され、これが第１および第２距離の第２の値のセット（Ｄ１２，Ｄ２２）の計算をトリガする。この第２の値のセットは、直線Ｌ０によって記述される部分空間から、直線Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３を含む平面により構成される部分空間への球ＳＰＨの中心ＭＬＰの射影および受信シンボルｙの射影までの距離と、第１の値のセット（Ｄ１１，Ｄ２１）の値との組合せからなる。

このような組合せは、例えば、ピタゴラスの定理に従って実行してもよい。そして、この第２の値のセット（Ｄ１２，Ｄ２２）は、後で説明するように有利に再使用するために格納される。

こうして、直線Ｌ０が走査され、格子コンスタレーションＬＡＴＲに属し球ＳＰＨに含まれる新たなシンボルが当該直線Ｌ０上に見つかるたびに、第１および第２距離の第３の値のセット（Ｄ１３，Ｄ２３）が、上記の方法に従って計算される。この新たなシンボルと、球ＳＰＨの中心ＭＬＰ、および受信シンボルを表す点ｙとの間の第１および第２距離Ｄ１およびＤ２の全体が、本例では、この第３の最後の値のセット（Ｄ１３，Ｄ２３）によって与えられる。

第１および第２距離Ｄ１およびＤ２に関連する第２の値のセット（Ｄ１２，Ｄ２２）は、同一直線Ｌｍ（本例ではｍ＝０〜３）上に位置するすべての点に共通であるため、当該第２のセット（Ｄ１２，Ｄ２２）の以前の計算および格納はその複数回の再使用を可能にし、ひいては、メトリック計算ステップを実行するのに必要な計算パワーを低減することを可能にすると考えられる。

図６は、本発明の特定の一実施形態を示している。本実施形態によれば、球生成ステップの過程で球ＳＰＨが作成される。この球ＳＰＨは、後で格子コンスタレーションＬＡＴＲのシンボルＭＬＰの方へ並進ベクトルＴｖに従って移動するために、最初は格子コンスタレーションＬＡＴＲの基準点ＲＰを中心とする。このシンボルＭＬＰは、送信シンボルｙを表している可能性が最も高いシンボルを表す。

本特定の実施形態によれば、本質的に不変なチャネルを通じて送信される同一シンボル系列に含まれる連続するシンボルｙを復号するために使用される基準中心球ＳＰＨをモデル化することが可能となる。したがって、本実施形態は、無限格子のこのような基準中心球ＳＰＨに含まれる、すべての点を１回だけ識別することが可能となる。その無限格子において、格子コンスタレーションＬＡＴＲはそのサブセットである。このような無限格子に属するが有限格子コンスタレーションＬＡＴＲに含まれない格子点ＩＬＰが本図中にグレーで示されている。この基準中心球ＳＰＨに含まれるすべての格子点から当該基準点ＲＰまでの距離を表すメトリックＭｅｔは、容易に事前に計算される。というのは、関連するすべての点が既知の構造を有する格子に属するからである。

その場合、シンボル復号ステップは、本質的に、特定の格子コンスタレーションシンボル（例えば最尤シンボルＭＬＰ）の方へ事前に規定された球ＳＰＨを移動し、移動された球に含まれる有限格子コンスタレーションＬＡＴＲのシンボルをリストすることからなる。これらのシンボルは、本図中に黒で示されている。受信シンボルｙの位置から球の選択された中心（例えば最尤シンボルＭＬＰ）までの距離を考慮に入れるため、上記の球移動ステップの後で、事前に計算されたメトリックの追加的補正を実行してもよい。

上記の特定の実施形態は、本質的に不変なチャネルを通じて送信されたシンボル系列に含まれる連続するシンボルを復号するために特に有益である。その場合、有限格子コンスタレーションＬＡＴＲは、シンボル系列の全長で本質的に同一のままにとどまり、その間に受信シンボルｙのみが変化する。したがって、関連する球ＳＰＨの中心となる関連する特定シンボル（本例では最尤シンボルＭＬＰ）もまた本質的に同一のままにとどまる。

図７は、本発明の別の実施形態を示している。この実施形態は、ここでは前の実施形態に加えて使用される。この別の実施形態によれば、球半径選択ステップが実施される前に、最尤シンボルＭＬＰを中心とすることを意図した同心球ＳＰ１、ＳＰ２のセットが作成される。球半径選択ステップの過程で、当該同心球ＳＰ１、ＳＰ２のうちの１つがシンボル復号ステップを実施するために選択される。

本発明のこの有利な実施形態によれば、送信シンボルの推定値を生成するために使用可能な複数の球（ＳＰ１、ＳＰ２およびここに図示していない他の球）をモデル化することが可能となる。球半径の選択は、シンボル復号ステップを実施し得る最小の半径Ｒｄ１を有する第１球ＳＰ１を使用し、当該球が移動された後に当該球ＳＰ１に含まれるシンボルの数（本例ではその数は５に等しい）を、あるしきい値を規定する所定値（例えば１０）と比較することによって実行してもよい。このしきい値は、それを下回ると球に含まれるシンボルがあまりに少ないために統計的に有意にならないようなしきい値である。本例の場合にも当てはまることであるが、第１球ＳＰ１を使用してもこのしきい値に到達することができない場合、次に小さい半径Ｒｄ２を有する別の球ＳＰ２を試行し、以下同様にして、上記で規定されるしきい値に到達するまで続けられる。こうして、この実施形態によれば、計算パワーに関して比較的低コストで球半径を自動的に適応させることができる。

本例において観察することができるように、関連する球ＳＰＨの中心となる特定シンボル（本例では最尤シンボルＭＬＰ）の位置は、シンボル復号を実行するために選択される球に含まれるシンボルの数に影響を及ぼすことがある。というのは、格子コンスタレーションＬＡＴＲが有限だからである。すなわち、当該最尤シンボルＭＬＰの位置が格子コンスタレーションＬＡＴＲのエッジに近いほど、当該球に含まれるシンボルの数は少なくなる。実際、ここに図示した例で観察されるように、選択された球の半分だけが格子コンスタレーションＬＡＴＲのシンボルを含む。というのは、この球は、当該格子コンスタレーションＬＡＴＲのまさに右端のエッジ上に位置する最尤シンボルＭＬＰを中心とするからである。

したがって、本発明の有利な一実施形態は、それぞれの半径がＲｄｉであるＮ個の同心球ＳＰｉ（ｉ＝１〜Ｎ）のセットを提供することを含んでもよい。これらの球は、所定の数列規則、例えばＲｄｉ＝ｉ・Ｒｄ１やＲｄｉ＝Ｒｄ１^ｉ（Ｒｄ１>１とする）によって結びつけられてもよい。当該半径は、最尤シンボルＭＬＰが有限格子コンスタレーションＬＡＴＲのエッジに近づくにつれて増大する値を特徴として有する。

図８は、別のこのような状況を示している。この状況では、最尤シンボルＭＬＰが有限格子コンスタレーションＬＡＴＲの２つのエッジ上に同時に位置することにより、上記の球ＳＰ２よりさらに大きい半径Ｒｄ３を有する球ＳＰＨ３の選択がトリガされる。というのは、選択された球ＳＰ３の左下四半分のみが格子コンスタレーションＬＡＴＲのシンボルを含むからである。

したがって、本発明のこのような実施形態によれば、格子コンスタレーションＬＡＴＲの有限性により、当該球に含まれるシンボルの数が１つまたは複数の方向に制限されることが予測される特定の状況に、球の半径をきわめて容易に適応させることが可能となる。

図９は、さらに別の状況を示している。この状況によれば、格子コンスタレーションＬＡＴＲは３次元であり、ベクトル系（Ａ１ｒ，Ａ２ｒ）および（Ａ１ｒ，Ａ３ｒ）によってそれぞれ規定される平行な超平面のセットＨＰ１２および平行な超平面の別のセットＨＰ１３を含む。３Ｄオブジェクトのこのような２Ｄ表現が引き起こすかもしれない混乱を最小限にするために、ここでは各セットのただ１つの超平面のみを示している。

シンボル復号を実施するために選択される球の半径は、格子コンスタレーションＬＡＴＲの基本ベクトルＡ１ｒ、Ａ２ｒ、Ａ３ｒによって規定される要素体積（本例では平行体(parallelotope)ＥＶ）に依存する。実際、当該球の半径が任意の一定値である場合、当該要素体積ＥＶの値が大きいほど、当該球に含まれるシンボルの数は少なくなる。当該球の体積と当該要素体積ＥＶの比は、当該球内に含まれるシンボルの数を与える。この数が、統計的に有意であるためには所定しきい値を超えなければならない。

本発明者等は、本発明による、格子コンスタレーションのエッジに対する、球の中心となる特定シンボルの位置に加えて、考慮され得る別のファクタが、格子コンスタレーションの形状に関係することを見出した。

本発明のさらに別の実施形態によれば、シンボル復号ステップを実施するために選択される球の半径は、格子コンスタレーションＬＡＴＲの平坦性を表すパラメータと、少なくとも１つの半径値に関連する少なくとも１つのしきい値との比較から導出される。

一般的に、当該格子コンスタレーションＬＡＴＲが平坦であるほど、当該球が統計的に有意な数のシンボルを含むための球の半径は大きくなる。

有限格子コンスタレーションＬＡＴＲの平坦性は、上記の要素体積ＥＶを、２つのシンボル間の所与の距離と比較することによって評価することができる。このような所与の距離は、２つのシンボル間の最小距離、または格子ＬＡＴＲの最小の基本ベクトルＡｋｒ（ｋ＝１，２...Ｄ、ここに示した例ではＤ＝３）の長さからなってもよい。そして、当該所与の距離と要素体積ＥＶの比、例えばＡｋｒ／（ＥＶ）^１／Ｄを、増大する半径値Ｒｄｊに対応する一連のしきい値Ｔｊと比較し、Ｔｊ＜Ａｋｒ／（ＥＶ）^１／Ｄ＜Ｔｊ＋１の場合に半径Ｒｄｊの球を選択してもよい。

本発明のこの実施形態の一変形形態によれば、有限格子コンスタレーションＬＡＴＲの平坦性は、所与の原点に関して格子コンスタレーションＬＡＴＲの各シンボルを規定するすべてのベクトルのノルムの二乗の平均値Ｓを計算し、その和を要素体積ＥＶで割ることによって評価することができる。そして、このような比、例えばＳ／（ＥＶ）^２／Ｄを、増大する半径値Ｒｄｊに対応する一連のしきい値Ｔｊと比較し、Ｔｊ＜Ｓ／（ＥＶ）^２／Ｄ＜Ｔｊ＋１の場合に半径Ｒｄｊの球を選択してもよい。

本発明のこの実施形態の上記の両方の変形形態によれば、格子コンスタレーションＬＡＴＲの平坦な形状により、球に含まれるシンボルの数が制限されることが予測される特定の状況に、球ＳＰｊの半径をきわめて容易に適応させることが可能となる。

また、本発明によれば、上記で説明していない他の実施形態において、球半径適応を省くことも可能である。実際、大きい初期球半径が選択される場合、結果として得られる球に含まれるすべてのシンボルがリストされ、それらに関連する尤度値とともにメモリに格納され得る。そして、このようなリストが尤度順に最大から最小へと順序づけられてから、この順序で、統計的に有意な十分多数のシンボルが見つかるまで走査され得る。統計的有意性は、所定しきい値と、格子コンスタレーションに属する既に走査されたシンボルの数との比較によって確定することができる。

非常に簡略化されたＭＩＭＯ通信システムを示すブロック図である。 送信端における送信シンボルによって形成されるもとの格子コンスタレーションと、受信端で送信シンボルを表し得るシンボルによって形成される変換された格子コンスタレーションとを示す図である。 本発明による復号方法において実施される球位置決めを示す図である。 当該方法に含まれるメトリック計算ステップが、本発明の有利な一実施形態においてどのように実施され得るかを示す図である。 当該方法に含まれるメトリック計算ステップが、本発明の有利な一実施形態においてどのように実施され得るかを示す図である。 本発明の特定の一実施形態による復号方法において任意で実施される球移動ステップを示す図である。 本発明の別の特定の実施形態による復号方法において実施される球半径選択ステップを示す図である。 本発明のさらに別の特定の実施形態による復号方法において実施される別の球半径選択ステップを示す図である。 本発明のさらに別の特定の実施形態による復号方法において実施される別の球半径選択ステップを示す図である。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの送信アンテナによって送信され、少なくとも１つの受信アンテナによって受信される、少なくとも１つの信号を復号する方法であって、
   前記方法は、受信信号によって伝えられる少なくとも１つの送信シンボルを表す推定シンボルと、前記推定シンボルに関連する尤度値とを生成するシンボル復号ステップを含み、
   前記推定シンボルは、前記受信アンテナによって受信される可能性のあるシンボルの格子コンスタレーションを形成する所定のシンボルのうちから識別され、前記推定シンボルは所定半径を有する球に含まれる、
   信号を復号する方法において、
   前記球は、前記格子コンスタレーションを形成する前記所定のシンボルのうちから選択される特定シンボルを中心とすることを特徴とする信号を復号する方法。
2. 前記格子の基準点を中心とする少なくとも１つの球を規定する球生成ステップと、
   少なくとも１つの以前に生成された基準中心球を前記特定シンボルの方へ移動する球移動ステップと、
   をさらに含む請求項１に記載の信号を復号する方法。
3. 前記基準中心球に含まれる前記格子の少なくとも１つのシンボルから前記基準点までの少なくとも１つの距離を計算するメトリック計算ステップをさらに含む請求項２に記載の信号を復号する方法。
4. 前記シンボル復号ステップは、
   シンボル識別・評価ステップであって、その過程で、前記球に含まれる前記格子コンスタレーションのすべてのシンボルの識別情報が、前記識別されたシンボルに関連する尤度値とともに記憶される、シンボル識別・評価ステップと、
   リスト生成ステップであって、その過程で、前記記憶されたシンボルをその尤度値による順序で含むリストが生成される、リスト生成ステップと、
   リスト走査ステップであって、その過程で、前記リストに含まれる前記シンボルが、最大尤度値を有するシンボルから開始して所定数のシンボルが検査されるまで検査され、前記検査されたシンボルが前記シンボル復号ステップによって生成される前記推定シンボルを構成する、リスト走査ステップと、
   を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載の信号を復号する方法。
5. 同一のメトリック計算ステップの過程で、前記球の中心と、前記球に含まれる前記格子の少なくとも１つの所与のシンボルとの間の少なくとも第１距離が、受信シンボルを表す点から前記所与のシンボルまでの第２距離と同時に計算される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の信号を復号する方法。
6. 前記格子コンスタレーションの種々の次元が、１次元ずつ次元を反復的に選択し、前記選択された次元に含まれる次元のサブセットを走査することによって走査され、
   前記第１および第２距離に関連する新たな値が、それぞれの新たな次元の選択時に計算および格納され、
   前記新たな値は、前記次元のサブセットによって記述される部分空間から、前記選択された次元および前記次元のサブセットによって同時に記述される部分空間への前記球の中心の射影および前記受信シンボルの射影までの距離と、以前に格納されたそれぞれの値とを組み合わせることによって計算される
   請求項５に記載の信号を復号する方法。
7. 前記特定シンボルを中心とすることを意図した同心球のセットを規定する球セット生成ステップと、
   球半径選択ステップであって、その過程で、前記同心球のうちの１つが前記シンボル復号ステップを実施するために選択される、球半径選択ステップと、
   を含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の信号を復号する方法。
8. 前記シンボル復号ステップを実施するために選択される球の半径は、前記格子コンスタレーションの少なくとも１つのエッジに関する、前記球の中心となる前記特定シンボルの位置に依存する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の信号を復号する方法。
9. 前記シンボル復号ステップを実施するために選択される前記球の半径は、前記格子コンスタレーションの基本ベクトルによって規定される要素体積に依存する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の信号を復号する方法。
10. 前記シンボル復号ステップを実施するために選択される前記球の半径は、前記格子コンスタレーションの平坦性を表すパラメータと、少なくとも１つの半径値に関連する少なくとも１つのしきい値との比較から導出される請求項１ないし９のいずれか１項に記載の信号を復号する方法。
11. 前記球の中心となる前記格子コンスタレーションの前記特定シンボルは、前記送信シンボルを表している可能性が最も高いと以前に識別されたシンボルである請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の信号を復号する方法。
12. 少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信アンテナによって信号をそれぞれ送信および受信する、少なくとも１つの送信機および１つの受信機を含む通信システムであって、
    前記受信機は、受信信号によって伝えられる少なくとも１つの送信シンボルを表す推定シンボルと、前記推定シンボルに関連する尤度値とを生成するシンボル復号手段を含み、
    前記シンボル復号手段は、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法を実施する
    通信システム。
13. 信号を受信するための少なくとも１つの受信アンテナを備える通信デバイスであって、
    前記通信デバイスは、受信信号によって伝えられる少なくとも１つの送信シンボルを表す推定シンボルと、前記推定シンボルに関連する尤度値とを生成するシンボル復号手段を含み、
    前記シンボル復号手段は請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法を実施する通信デバイス。

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